基于TDD-LTE终端二次谐波的抑制应用设计

 

　　一、二次谐波产生

　　谐波产生的根本原因是由非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非性的正弦电流，从而产生谐波。谐波频率都是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶（M.Fourier）分析原理：任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

　　

　　Band 40 TDD-LTE二次谐波要求-30dBc以下，为了保证高低温下测试通过，常温下终端制造商均会保证二次谐波在-36dBc以下，Band 40 TDD-LTE功放产生的谐波如下：

　　

　　目前市场上B40滤波器在二次谐波的抑制典型值大约是24dB.理论上看，此滤波器足够抑制二次谐波。在实际的B40 TDD-LTE终端项目中，功放输出到天线输出口的插损是4dB，那么天线输出23.5dBm的时候，功放的输出功率是27.5dBm，此时的二次谐波完全可以满足-30dBc的标准。

　　但是实际上，由于器件均有非线性，滤波器开关也存在这样的问题，外加PCB Layout走线的不规则，项目实际测试的，二次谐波结果为-28dBc，不能满足标准。

　　二、LC滤波器仿真及调试

　　本项目采用LC无源低通滤波器有效的抑制了信号的二次谐波。此滤波器仅利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成，其优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高。本项目设计中，滤波器后端预留π型匹配如图3所示。

　　

　　经过ADS仿真，滤波器对二次谐波的抑制度参考图4所示曲线：红色曲线表示L型匹配在2.0GHz~5.5GHz的插损，蓝色曲线π型匹配在此频率区间的插损。我们可以比较得到，π型匹配具备更好的带内插损和带外抑制，是本项目选择的最佳方案。

　　采用仿真提供的π型匹配方案，经过实际的调试，当C1为1.2pF，L1为2.4nH，C2为1.2pF时候，二次谐波得到最佳的有效抑制，数据如图5所示。

　　

　　三、结束语

　　本文主要通过采用LC滤波器，借助ADS仿真，采用了有效的匹配方式，解决了Band 40TDD-LTE二次谐波问题。